1. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
24. HERRAMIENTA SOFTWARE PARA EL ESTUDIO DE
FENOMENOS AMBIENTALES, MEDIANTE EL
MODELADO Y LA SIMULACION CON DINAMICA DE
SISTEMAS. GAIA 1.0
Hugo Hernando Andrade Sosa
Oscar Enrique Santamaría Pabón
Andrés Eduardo Méndez Forero6.
RESUMEN
El hombre en su afán por estudiar el ambiente, por entender todo lo que
sucede a su alrededor y la interacción entre él y su entorno; ha creado varias
ciencias para estudiar la interrelación tierra–mundo [Lovelock, 1979]. Este
documento muestra las características y prestaciones de una herramienta
software Guía para el Autoaprendizaje en Ingeniería Ambiental (GAIA),
desarrollada con el fin de apoyar el estudio del medio ambiente desde la
perspectiva del paradigma Dinámico Sistémico y el lenguaje de la Dinámica de
Sistemas (D.S), fomentando un proceso de auto–aprendizaje y de auto–
creación de guías de estudio. La herramienta posee características propias de
una plataforma de modelado y simulación con D.S, utiliza los conceptos de
Ambiente software de Aprendizaje asistido por Ordenador (A.A.O) y tiene las
ventajas de una herramienta de autor. Todo esto, para mostrar y permitir el
desarrollo y uso y de un compendio de información teórica y modelos de D.S
aplicados al estudio de fenómenos del medio ambiente.
INTRODUCCIÓN.
El grupo SIMON de Investigación se preocupa por promover la difusión del
uso de la D.S en la comunidad académica y científica, para esto ha
desarrollado herramientas de modelado y simulación como Evolución 3.57
[Cuellar, Lince. 2003] y guiado por una propuesta educativa viene
desarrollando el proyecto MAC8. En este afán, surge la idea de explorar lo
hecho con D.S en el tema de ambiental y cómo los estudios sobre el medio
ambiente pueden aprovechar y enriquecerse de las características de la D.S y
las posibilidades que ésta ofrece.
6
Esta ponencia se presenta en nombre de la Universidad Industrial de Santander (UIS), por integrantes del
Grupo SIMON de Investigaciones en Modelamiento y Simulación, adscrito a la Escuela de Ingeniería de
Sistemas e Informática. Bucaramanga – Colombia. Mayor información sobre este trabajo y demás labores
del grupo SIMON: handrade@uis.edu.co , aemendezf@yahoo.com,
http://azulejo.uis.edu.co/web/investigacion/grupos/simon/index.html
7
Herramienta software para el modelado y la simulación con Dinámica de Sistemas, desarrollado por el
Grupo SIMON de Investigaciones UIS.
8
Micromundos de simulación para el Aprendizaje de las Ciencias de la naturaleza, de los grados 1 a 11.
Grupo SIMON
402

2. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
La idea es pernear la comunidad de estudiosos del medio ambiente con los
planteamientos de la D.S, para esto se desarrolló una herramienta que reúne
un conjunto de ejemplos prácticos, aplicaciones, teoría y demás elementos
educativos, y ofrece características que la hacen útil como herramienta de
estudio y autoaprendizaje.
DINÁMICA DE SISTEMAS Y EL MEDIO AMBIENTE.
¿Por qué abordar el estudio del medio ambiente con D.S? ¿Qué aporta utilizar
la D.S para estudiar el medio ambiente?. Para responder estos interrogantes,
se esbozan las características de la D.S como metodología de modelado y
como recurso para apoyar el aprendizaje profundo, además, se presenta la
plataforma de pensamiento sobre la cual está soportada la D.S y como ésta
“plataforma” contribuye en el proceso de aprendizaje y a que a su vez es
coherente con el paradigma que caracteriza el de estudio de fenómenos
ambientales.
La Dinámica de Sistemas. Metodología para el modelamiento y el
aprendizaje.
La difusión de la D.S comúnmente la mostrado como una metodología de
modelamiento de fenómenos complejos, dejando de lado, a veces, sus
características como recurso para un “aprendizaje profundo”.
El proceso de desarrollo de modelos con D.S se aleja del enfoque conductual
(o estocástica para este caso)9 y centrado en lo cuantitativo más que
cualitativo, es justamente esta característica la que la diferencia de las demás
metodologías. La D.S permite explicar la estructura causal, las raíces del
fenómeno a modelar, mediante un proceso que permite hacer visibles los
modelos mentales y transformarlos en modelos palpables o formales con la
rigurosidad de las ecuaciones diferenciales. Fig.1.
9
La simulación estocástica es la que normalmente se utiliza para estudiar fenómenos del medio ambiente.
403

3. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
Figura 1. Modelado con Dinámica de Sistemas.
Como se observa en la Fig 1, el modelador tiene una visión de la realidad
filtrada a través del “lente” que aporta el pensamiento sistémico10 [Andrade y
Otros, 2001] los pasos subsiguientes son los que permiten transformar estas
ideas o modelo mental11 que se tiene del fenómeno, en un modelo matemático
formal de ecuaciones diferenciales. Cada uno de estos pasos, permite
representar con ciertos útiles los modelos mentales, es así como primero se
desarrolla un modelo en prosa que explica en lenguaje cotidiano y escrito las
suposiciones que se tienen sobre el fenómeno. En segundo lugar se desarrolla
un diagrama de influencias o de bucles causales12 que indica los bucles de
realimentación que se dan entre los diversos elementos del sistema13 y la
forma en que están relacionados. Continuando, se desarrolla el modelo en el
lenguaje de flujos-niveles14 el cual permite expresar el modelo en función de lo
que “fluye” y lo que se “acumula” o como lo que cambia y lo que genera el
cambio en el sistema. A partir de este diagrama de flujos-niveles, se generan
ecuaciones diferenciales que corresponden a la representación formal del
modelo mental que en principio se tiene sobre la realidad, una vez generadas
las ecuaciones diferenciales la simulación permiten observar los
comportamientos de los elementos. Terminado el anterior proceso, es posible
volver a hacer otra iteración, es decir, modificar los modelos para que se
adecuen más a los comportamientos esperados por el modelador, de igual
forma, al hacer visible el modelo mental, este a menudo cambia gracias a la
10
Paradigma caracterizado por un afán holista, de búsqueda de unidad en la diversidad.
11
Los modelos mentales corresponden a las ideas y creencias que nos sirven para guiar nuestros actos,
explicar procesos de causa y efecto cuando los vemos y dotar de significado nuestra experiencia.
12
Cadena cerrada y cíclica de causa y efecto.
13
Entidad con una finalidad, que mantiene su funcionamiento y existencia como un todo mediante la
interacción de sus partes. El sistema corresponde a una abstracción de la realidad o fenómeno de estudio.
14
También conocido como diagrama de Forrester.
404

4. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
realimentación del proceso de modelamiento, Igualmente este cambio guía y
motiva la intervención sobre el fenómeno o realidad.
De lo anterior, se deriva la idea de la utilización de la D.S para el aprendizaje
profundo, se dice profundo en la medida que posibilita cambios en los modelos
mentales del investigador. El aprendizaje natural se da en un proceso de
interacción directa con el mundo real y gracias a la realimentación resultado
de las decisiones para intervenir dicho mundo (ciclo externo, Fig 2).
Igualmente es posible inducir el llamado aprendizaje artificial, denominado así
por la utilización de un mundo virtual modelado por computador, es éste
interacción no es directamente sobre la realidad sino sobre una abstracción de
ésta (ciclo interno, Fig 2). De lo anterior, surge la idea del aprendizaje virtual y
el modelamiento participativo, es aprendizaje, pues mediante el proceso de
modelado se hacen expeditos los modelos mentales y en la interacción con el
mundo real y el mundo virtual es posible que los modelos mentales sufran
cambios, es justamente este elemento de cambio del modelo mental lo que
garantiza un aprendizaje profundo15.
Figura 2. Aprendizaje virtual y modelamiento participativo.
EL MEDIO AMBIENTE COMO SISTEMA.
Hasta el momento se han esbozado las bondades de la D.S como
herramienta útil al aprendizaje, pero la pregunta de qué y el por qué de la D.S
y el medio ambiente, no se ha contestado plenamente. Para esto se puede
abordar otra pregunta: ¿Qué características tiene el medio ambiente que
permitan su estudio con la D.S? La respuesta podría enfocarse mostrando las
posibilidades de explicar el medio ambiente como un sistema, lo cual se
desarrolla en las siguientes líneas, siguiendo a Leonel Vega Mora y su libro
gestión ambiental sistémica [Vega, 1995].
15
Para información mas detallada sobre el aprendizaje a través de la dinámica de sistemas referirse a
[SENGE, 1999], [ANDRADE y Otros, 2001].
405

5. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
La moderna concepción global e integral del medio ambiente como sistema
está íntimamente ligada al reconocimiento de la interrelación entre el sistema
natural y el hombre. Esto tiene que ver el asumir de dos axiomas en el mundo
moderno: por un lado, las interdependencias del mundo viviente y, por otro, la
congruencia de los conceptos Tierra-Mundo. El desarrollo conceptual de estos
dos axiomas permitirá comprender con más claridad el medio ambiente como
sistema.
Interdependencias del mundo viviente.
La interconexión del mundo viviente con la Tierra ha sido reconocida de forma
intuitiva hace mucho tiempo, pero sólo hasta el siglo XX llegó a ser de uso
general una terminología para designar esas interconexiones específicas y
sistemáticas del mundo natural.
La mayor preocupación de la ciencia biológica del siglo XVIII y gran parte del
XIX estuvo orientada al descubrimiento de las interdependencias del mundo
viviente, mediante la taxonomía y luego, a partir del siglo XX mediante la
sistemática, con las cuales los organismos comprendidos han sido
clasificados, localizados y descritos, aunque esta tarea dista mucho de estar
completa.
En el siglo XIX se descubrió que la distribución espacial de las plantas y de los
animales no era fortuita ni estática, sino que estaba relacionada a parámetros
biológicos como la competencia, la simbiosis y la preferencia alimentaría y
territorial. Así mismo, gracias a los importantes aportes realizados en 1859 por
el biólogo británico Charles Darwin en su obra Origen de las especies
mediante selección natural, se fue entendiendo el mecanismo teórico de la
evolución de las especies, al manifestar que, … “en cualquier momento dado,
la red de interdependencias del mundo viviente es un estado de equilibrio
aproximado, aunque dinámico y por lo tanto, sujeto a cambios mediante
fuerzas que actúan no sólo en el entorno físico externo de los organismos,
sino mediante cambios genéticos en los propios organismos”… [Darwin.
1985].
En 1867, Ernst Haeckel propuso la palabra ecología para designar “el estudio
de los sistemas vivientes con relación a su entorno”. En 1929, Vernadsky
publica su libro Biosphere, en donde define la biosfera como, el área o el
campo de la vida; una región donde las condiciones imperantes son tales que
la entrada de la radiación solar puede producir los cambios geoquímicos
necesarios para que se origine la vida y que comprende la troposfera
atmosférica, la hidrosfera u océanos y las capas superiores de la litosfera
[Vernadsky, 1929].
E 1935 Tansley define el termino ecosistema como una unidad funcional de
menor amplitud de la biosfera para significar “un sistema definible o limitado
de interrelaciones físicas y biológicas dinámicas y complejas que varían
406

6. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
enormemente de tamaño y de complejidad, de lo diminuto o simple a lo grande
y complejo” [Tansley, 1935].
Posteriormente en 1945, Vernadsky desarrollo el concepto de la noosfera,
declarando que, “la noosfera, o área del pensamiento, es un fenómeno
geológico nuevo en nuestro planeta, donde el hombre se convierte en una
fuerza geológica de cambio a gran escala” [Vernadsky, 1945]. Los conceptos
de biosfera y noosfera constituyen lo que se conoce como la “síntesis biosfera-
noosfera”, o congruencia Tierra–Mundo, es decir, el problema de la
interdependencia del mundo viviente visto en términos políticos, donde se
reconoce la enorme influencia y por lo tanto, responsabilidad del hombre en el
mantenimiento del equilibrio natural.
Congruencia Tierra-Mundo
Con la publicación en 1979 por Lovelock de su libro Gaia, Una nueva visión de
la vida sobre la tierra, se dio paso a una concepción de la biosfera dentro de
una nueva síntesis unificadora y dinámica del planeta. En dicho libro el autor
desarrolló la propuesta de que: “la biosfera es una entidad que se autorregula
con capacidad de mantener nuestro planeta sano, controlando el medio
ambiente químico y físico” [Lovelock, 1979].
Dicha propuesta, conocida como la Hipótesis Gaia, constituye una progresión
lógica de la síntesis biosfera–noosfera de Vernadsky y proporciona una
interpretación unificadora de las relaciones entre los aspectos inanimados y
animados de la Tierra.
La Tierra es un recurso finito y los recursos naturales que sustenta pueden
variar con el tiempo y según las condiciones de su ordenación y los usos que
se les den. Es conocido que las crecientes necesidades humanas y el
aumento de las actividades económicas ejercen una presión cada vez mayor
sobre los recursos naturales, suscitando la competencia y los conflictos y
llevando por supuesto, a un uso impropio de los mismos.
El Mundo ha sido considerado como esa parte de la Tierra que algunas
sociedades concretas conocían, pero en definitiva era sólo esa parte. Así, el
Mundo era el dominio de los humanos y cuando se utilizó el término para
incluir toda la tierra como en los términos “el mundo de la naturaleza” o “el
mundo natural”, el dominio humano estaba implícito.
De esta manera, aunque Tierra y Mundo pueden ser conceptos separables,
con los tiempos modernos, ha ocurrido un cambio significativo en la
perspectiva del modo como la gente ve y evalúa la acción con su entorno16,
16
Las imágenes simbólicas han sido importantes en este cambio, y una de ellas ha sido el efecto
psicológico de la visión de la Tierra desde el espacio exterior, que constituye quizás el mas significativo
impacto del Programa Apolo de los Estados Unidos, al cambiar la imagen mental que el hombre tenia de la
Tierra [Gore, 1993].
407

7. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
hasta el punto de asumir la especie humana como un componente en el
interior de los sistemas vivos de la Tierra.
Concepto amplio del medio ambiente.
El carácter interactuante de los recursos naturales determina que la ecología,
en cuanto a disciplina de síntesis, cuyo objetivo de estudio es el ecosistema,
deba estar presente en todo lo que se refiere al conocimiento y manejo de
dichos recursos. El alcance del término ecosistema es más conceptual que
espacial y se refiere, a la organización de la vida y a las interacciones entre los
componentes bióticos y abióticos.
Por estos motivos surge la necesidad del término medio ambiente, el cual de
acuerdo con el Diccionario de la Lengua Española está definido como:
“Elemento en que vive o se mueve una persona, animal o cosa”; y también
como: “Conjunto de circunstancias físicas, culturales, económicas y sociales
que rodean a la personas y a los seres vivos”.
En definitiva, lo que realmente el término significa son relaciones, puesto que
indica una relación entre un objeto concreto y todo lo que le rodea y que
directa o indirectamente le afecta y por lo tanto, la ciencia sobre el medio
ambiente tiende a tener un carácter multidisciplinario.
Resumiendo, el medio ambiente no debería ser considerado como un sector
más, en el cual se incorpora la formación de políticas, planes y proyectos a
través de un conjunto de variables a las que pueda calificarse de ambientales,
sino que en la ideología ambiental debe subyacer un enfoque sistémico que se
caracterice por:
o Visión de conjunto y por ello, concepción del medio ambiente como un
conjunto de elementos en interacción dinámica entre los efectos de las
intervenciones y las decisiones que se adopten.
o Tratamiento multi-pluridisciplinario, como corresponde a esa visión de
conjunto.
o El uso de criterios racionales de sostenibilidad que permitan garantizar en el
tiempo y el espacio, el aprovechamiento continúo de los recursos naturales
como la protección del medio ambiente.
El lenguaje, los conceptos y en general el paradigma Dinámico Sistémico que
revela en el presente el pensamiento ambientalista y que se esbozo en los
anteriores párrafos con las palabras de Vega Mora, muestran un afán holista,
de unidad en la diversidad que igualmente anima el paradigma sistémico y , en
particular, a la D.S. como una de sus expresiones. Por esto, es posible
afirmar que la D.S. y su paradigma de pensamiento constituyen útiles viables
para el estudio del medio ambiente y que las preocupaciones que en este
campo ha tenido la D.S. casi desde su surgimiento tiene raíces profundas que
las determinan.
408

8. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
ALGUNOS ANTECEDENTES DE MODELOS AMBIENTALES UTILIZANDO
LA D.S.
Numerosos estudios de tipo ambiental se han realizado apoyados en la D.S,
estos constituyen una muestra de las posibilidades de la D.S. en este campo.
Casi desde sus inicios la D.S. parece estar motivada a dar su aporte al estudio
de la complejidad del mundo, en 1970, el Club de Roma, una asociación
privada compuesta por empresarios, científicos y políticos, encargó a un grupo
de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) bajo la
dirección del profesor Dennis L. Meadows, la realización de un estudio sobre
las tendencias y los problemas económicos que amenazaban a la sociedad
global. Los resultados fueron publicados en marzo de 1972 bajo el título "Los
Límites del Crecimiento"17. Este trabajo, además, de mostrar el uso de la D.S
en el tema ambiental, es un hito en la historia de la D.S y ayudó a su
divulgación inicial a nivel internacional, logró crear gran controversia en el
mundo científico y muchos consideraron sus pronósticos como pesimistas y
alarmistas.
En el estudio del modelo del mundo se utilizaron las técnicas de análisis de
D.S más avanzadas del momento. En primer lugar se recopilaron datos sobre
la evolución que habían tenido en los primeros setenta años del siglo XX un
conjunto de variables: la población, la producción industrial y agrícola, la
contaminación y las reservas conocidas de algunos minerales. Diseñaron
fórmulas que relacionaban esas variables entre sí —la producción industrial
con las existencias de recursos naturales, la contaminación con la producción
industrial, la producción agrícola con la contaminación, la población con la
producción agrícola, etc.— y comprobaron que esas ecuaciones sirvieran para
describir las relaciones entre los datos recopilados. Finalmente, mediante un
modelo introdujeron el completo sistema en un ordenador para calcular los
posibles valores futuros de esas variables.
Lo pronosticado por estos cálculos resultó muy preocupante. Como
consecuencia de la disminución de los recursos naturales, hacia el año 2000
se produciría una grave crisis en las producciones industrial y agrícola que
invertirían el sentido de su evolución. Con algún retardo, la población
alcanzaría un máximo histórico a partir del cual disminuiría rápidamente. Hacia
el año 2100, se estaría alcanzando un estado estacionario con producciones
industrial y agrícola per cápita muy inferiores a las existentes al principio del
siglo XX y con la población humana disminuida. El club de Roma comentó que
el propósito del modelo era mostrar la insostenibilidad del ritmo de crecimiento
del planeta, con algunas conclusiones, reflexiones e interrogantes derivables
del informe de “Límites de Crecimiento”:
♣ No se puede crecer indefinidamente, el progreso tiene límites
establecidos no por cuestiones tecnológicas sino por cuestiones
ecológicas globales, existe la insostenibilidad ecológica.
17
Para mas información dirigirse a la página http://www.ur.mx/tendencias/discurso/d-07.htm..
409

9. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
♣ El crecimiento y el progreso nunca han sido uniformes para todos los
habitantes del planeta, esto es otro limitante en el crecimiento y
constituye la insostenibilidad social.
♣ El fundamento de las advertencias realizadas es cualitativamente
válido para quienes entienden y aprecian los resultados provenientes
de la simulación de modelos matemáticos, sin embargo hay quienes no
creen que sea posible anticipar lo que le puede pasar al sistema
mundo dentro de 100 o 200 años, puesto que necesariamente se
tienen que hacer muchas simplificaciones de efecto desconocido en los
resultados.
♣ El pronóstico de un colapso motivo las preguntas por, ¿Qué es un
colapso global?, ¿Han ocurrido anteriormente?
♣ Aún los pronósticos pesimistas hay que tener presente que han
existido guerras, plagas, epidemias y otras calamidades naturales de
orden planetario o astronómico que han amenazado la vida sobre el
planeta Tierra, y aparentemente de todas ellas la humanidad se ha
recuperado.
♣ El informe ha tenido un efecto positivo en la mente y en la acción de
quienes se han comprometido con el sistema global, por ejemplo, para
disminuir la producción de compuestos químicos que afectan o
dañando la capa del ozono, sin embargo, es necesario que tanto la
conciencia como la acción a nivel individual participen para lograr el
desarrollo sustentable18.
Como se puede apreciar por los comentarios realizados por el club de Roma,
el trabajo de Meadows es un gran pilar en el estudio del medio ambiente con
D.S y logró crear conciencia a nivel mundial respecto a los posibles efectos del
comportamiento irracional de los seres humanos con su entorno.
Posteriormente a la publicación del modelo del Mundo, varios han sido los
trabajos en este campo, algunos de ellos son:
♣ An attempt to operationalize the recomendations of the “Limits to
growth” study to sustain the future of mankind, elaborado por Surya
RAJ, este trabajo pretende mostrar la manera como las
recomendaciones hechas en el trabajo de Meadows pueden ser
aplicadas.
♣ A simple and useful model of global scale pollution, por Robert Mackey.
Explora el fenómeno de contaminación a escala global.
♣ Simulation of policy alternatives to prevent deforestation and soil
erosion in Turkey, por Yesim Tosan. Plantea el problema de
18
Desarrollo sustentable es utilizar los recursos naturales de manera que no queden menos para el
beneficio de las generaciones venideras. Esto por supuesto tiene el germen de la búsqueda de un equilibrio
global; si no posible aumentar los recursos naturales, al menos hay que conservarlos constantes
410

10. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
deforestación y erosión del suelo en Turquía y propone políticas
alternativas.
♣ Modelo de deforestación de Caparo, varios autores. Presenta el
problema de deforestación de una reserva forestal en Venezuela.
COMUNIDAD DE ESPECIALISTAS EN EL MEDIO AMBIENTE Y LA D.S
Uno de los problemas que enfrenta la D.S es su poca difusión en las
diferentes disciplinas, normalmente ésta se ve limitada al espacio de la
ingeniería de sistemas y de ingeniería industrial.
El especialista en ambiental que intenta aprender D.S para aplicarla a su
campo de estudio muy pocas veces dispone del material suficiente que le
muestre que se ha hecho y que se puede hacer con este lenguaje. Esto
motiva la inquietud de aportar a la difusión de la D.S dentro de la comunidad
ambientalista que, como toda comunidad científica, es muy recelosa de
cambiar la manera como tradicionalmente enfocan la solución de sus
problemas. Una mirada más detallada del desarrollo de GAIA así como de sus
propósitos descubre una preocupación permanente del grupo SIMON de
investigaciones por aportar en el desarrollo de ésta comunidad.
EL APORTE DE GAIA.
¿Qué es GAIA?
Es una Herramienta software para el estudio de fenómenos ambientales,
mediante el modelado y la simulación con D.S; que contiene información
teórica de Dinámica de Sistemas, Fenómenos Ambientales y modelamiento de
este tipo de fenómenos con DS; además, de ejemplos didácticos,
aplicaciones (modelos ejemplo) y elementos multimediales, posee las
características propias de una Herramienta Software guía de autoaprendizaje
apoyado en D.S
Herramientas software Guías de Autoaprendizaje Apoyado en D.S.
Las guías de autoaprendizaje, surgen como un híbrido entre los conceptos de
A.A.O., las herramientas de autor, el concepto de hipermedia y las plataformas
de D.S; pues poseen características de los programas que orientan el
aprendizaje con ayuda del ordenador y además, las características de una
herramienta de autor que permiten la creación y organización de documentos
interactivos19 y multimediales, además de facilitar el enlace entre estos, es
19
Los documentos interactivos pretenden conjugar y reunir en un mismo concepto la idea de aprendizaje
asistido por computador, elementos multimediales, plataformas de D.S y herramientas de autor. Este
concepto de Documento Interactivo, surgió como una solución a los diversos requisitos y objetivos
planteados durante la fase de Identificación y definición de requisitos y la fase de análisis de desarrollo del
software.
411

11. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
decir, la vinculación de un artículo con los demás; de tal forma que a
diferencia de la enseñanza asistida por ordenador, no es necesario que los
contenidos sean creados por un profesor; más bien su objetivo es que el
mismo aprendiz sea el que genere sus propias guías de estudio interactivas;
tiene una orientación hacia la inclusión de la D.S en el proceso de aprendizaje,
pues permiten la utilización de entornos para el modelado dentro de los
documentos interactivos Fig 3.
Figura 3. Esquema de los planteamientos utilizados por GAIA.
En síntesis GAIA permite básicamente:
• Operar con toda la información recopilada (modelos, textos, audio,
video, y en general archivos con cualquier tipo de información y
formato).
• Diseñar y ejecutar experimentos en un modulo de Laboratorio de D.S
con los ejemplos ya existentes y con los modelos creados o agregados
por el usuario. (experimentar)
• Que el usuario elabore sus propios modelos (Modelar).
• Mantenimiento de todos los contenidos del software mediante
facilidades para:
o Modificar e incluir nueva información.
o Incluir nuevos experimentos y modelos y en general para
cambiar cualquier contenido del software.
• Crear sus propios contenidos (documentos interactivos), es decir,
permite generar guías de estudio y aprendizaje.
412

12. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
• Capacidad de transportar los documentos interactivos para
compartirlos con otros usuarios de la herramienta.
• Facilidades de Navegación por los contenidos que se encuentren
dentro de la herramienta (múltiples entornos al mismo tiempo).
• Amplias opciones de búsqueda avanzada para localizar de manera
eficiente la información que requiera el usuario.
• Como soporte didáctico se incluyen dos tutoriales:
o Tutorial para el aprendizaje de los conceptos básicos del
modelado con D.S.
o Tutorial que enseña los conceptos de Flujos y Niveles y la
utilización de los elementos básicos del diagrama de flujo-nivel.
• Sistema de ayuda para la operación con la herramienta.
• Creación de usuarios con independencia de contenidos.
• Opciones de administración de usuarios.
• Un glosario con los conceptos más importantes enunciados en los
contenidos de la herramienta; y facilidades para añadir nuevos
conceptos.
Las siguientes imágenes del software GAIA dan una idea del ambiente que
ofrece al usuario para brindar la posibilidad de uso de las diferentes opciones
que se describieron. Figuras 4 y 5
Figura 4. Mostrando un Artículo (Documento Interactivo).
413

13. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
Figura 5. El laboratorio de modelado.
Información recopilada y modelos desarrollados y reproducidos.
Para iniciar el estudio de un tema, es recomendable que el aprendiz tenga
conocimiento, al menos básico de los antecedentes de su tópico de estudio y
alguna información inicial que le sirva de guía para el inicio del proceso de
aprendizaje, con este fin GAIA presenta un compendio que no pretende ser
definitivo. En la siguiente tabla se encuentra un resumen de los diferentes
temas.
414

14. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
Tipo de Información Descripción
Guía de estudio de Dinámica de Cuestionario guía con las preguntas más frecuentes sobre la
sistemas aplicada al medio ambiente. dinámica de sistemas y su aplicación al estudio del medio
ambiente. Estas preguntas se encuentran dentro de
documentos interactivos de la herramienta software.
Artículos introductorios al estudio de la Artículos en formato pdf. Que introducen al aprendiz en el
dinámica de sistemas. tema.
Libro Modeling the environment, An Traducción completa del libro de Andrew Ford, aquí encuentra
introduction to system Dynamics información suficiente para desarrollar un curso de dinámica
Modeling of Environmental System. de sistemas y medio ambiente para uno o dos semestres,
(Andrew Ford). varios ejemplos y aplicaciones de la dinámica de sistemas al
estudio del medio ambiente. Los capítulos del libro se
encuentran en documentos interactivos dentro de la
herramienta20.
Artículos y papers que muestran la Encontrara información de diferentes trabajos a nivel
aplicación de la dinámica de sistemas en internacional donde se ha aplicado la dinámica de sistemas
el estudio de fenómenos ambientales. para el estudio del medio ambiente. La mayoría de los
artículos están en formato pdf y .doc
Papers que muestran el concepto de los Se muestra la relación que tiene el pensamiento sistémico y la
llamados Environmental Management dinámica de sistemas con los sistemas de gestión ambiental.
Systems (Sistemas de Gestión Estos archivos están en formato pdf.
Ambiental)
Papers donde se explica el alcance de la En estos articulo se muestra la relación existente entre la
norma ISO 14000 norma ISO 14000, los EMS, el pensamiento sistémico y la
dinámica de sistemas.
Además del material teórico, se cuenta con un conjunto de modelos resultado
de un proceso de reproducción y desarrollo realizado con la colaboración de
los estudiantes de la materia sistemas dinámicos II del pregrado de ingeniería
de sistemas y con los estudiantes de la especialización en ingeniería
ambiental de la Universidad Industrial de Santander. Se identifican tres
grandes grupos de modelos dentro de la herramienta de acuerdo a su origen:
Origen del modelo (tipo de trabajo) Descripción
Reproducción modelos Libro Modeling Reproducción de todos los modelos y aplicaciones de la
the Environment de Andrew Ford. Dinámica de Sistemas al medio ambiente que se encuentran
dentro del libro.
Reproducción de tesis y trabajos Reproducción del modelo de “Efectos de Contenidos Húmedos
investigativos que utilicen la Dinámica de en Rellenos Sanitarios”. Es una Tesis de Grado presentada en
Sistemas para estudiar fenómenos de la facultad de Ingeniería y Administración del Instituto de
tipo ambiental. Tecnología de la Fuerza Armada (En Estados Unidos) para
obtener el titulo de Master de Ciencias en Ingeniería y
Administración Ambiental. Su autor es: Craig P. Eck
Elaboración de modelos prototipos de Estos modelos a los cuales se hace referencia abarcan entre
diferentes fenómenos ambientales con otros los siguientes temas:
los estudiantes de pregrado y la Cadena Alimenticia.
especialización en ingeniería ambiental. Cambio Global del Medio ambiente.
Modelos Depredador-Presa.
Ciclos Básicos de la Naturaleza.
Contaminación de aguas.
Contaminación aire.
Deforestación.
Efecto Invernadero.
Manejo de Basuras.
Se denominan prototipos pues no son elaborados por
expertos en los temas mencionados y no tienen la rigurosidad
de un trabajo investigativo como en caso del modelo de
“Efectos de Contenidos Húmedos en Rellenos Sanitarios”.
20
Mas adelante en el artículo se explicara con más detalle el concepto de documento
interactivo.
415

15. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
Tecnologías utilizadas para el desarrollo del software.
Para lograr que la herramienta cobijara las características mencionadas, se
necesito de la puesta en práctica de varias tecnologías informáticas y
plataformas de desarrollo. Figura 6.
Figura 6. Tecnologías y herramientas utilizadas para desarrollar GAIA.
Módulos funcionales de GAIA 1.0
GAIA 1.0 guarda toda la información dentro de una base de datos access,
incluyendo los modelos y elementos multimediales que pueden estar
contenidos dentro de un articulo (documento interactivo). Figura 7.
Figura 7. Módulos funcionales más importantes.
416

16. II Encuentro Colombiano de Dinámica de Sistemas
Más información técnica del desarrollo de GAIA 1.0 se encuentra en el informe
de la tesis que dio origen a este software. (Méndez, Santamaría, 2004)
Otros alcances.
Finalmente hay que mencionar que GAIA 1.0, puede ser usada como
plataforma para mostrar la utilidad de la D.S. en diferentes áreas del
conocimiento, es posible que la base de datos sea alimentada con otros
contenidos donde la dinámica de sistemas sea utilizada en el estudio de
fenómenos de X disciplina.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
El propósito de difundir la utilización de la D.S. en el estudio de diferentes
ramas del conocimiento puede ser asistido mediante la elaboración de
plataformas computacionales que muestren contenidos y aplicaciones de
ejemplo de la dinámica de sistemas en temas de interés para alguna
comunidad científica.
Puede ser apropiado para la difusión de la dinámica de sistemas repetir este
ejercicio de acopio de contenidos en otras áreas de estudio y utilizar la
plataforma software desarrollada para así contribuir con la difusión de la
dinámica de sistemas.
La ingeniería de software y la D.S. tienen aún mucho por hacer en el reto de
difusión del paradigma dinámico Sistémico y el desarrollar propuestas y útiles
a este fin constituye una tarea estratégica de la comunidad comprometida
con este reto.
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